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Academic year: 2021

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(1)

1

原子力安全基盤機構の

研究活動計画

原子力安全基盤機構

平成21年12月24日

資料3

第1回 原子力耐震安全研究委員会

新潟工科大学 会議室

(2)

2

研究協議会・原子力耐震安全研究委員会

事業内容

Ⅰ.耐震安全研究

Ⅱ.国際シンポ/国際研修

A.

A.

地震・地震動研究

地震・地震動研究

IAEA

IAEA

との連携)

との連携)

B.

B.

深部地盤での地震動観測研究

深部地盤での地震動観測研究

C.

C.

建屋床柔性研究

建屋床柔性研究

D.

D.

プラント耐震裕度研究

プラント耐震裕度研究

E.

E.

地震情報伝達システム研究

地震情報伝達システム研究

体 制

・3名常駐

・事務室、会議室

事業内容

・中越沖地震関連データ

・地震計設置・データ

・施設のシミュレーション

東京電力

新潟工科大学

・研究拠点の場所提供/施設の整備・管理 ・関係機関との研究協力 ・人材育成講座設置

共同研究(経年・情報伝達)

■研究拠点の目的: 新潟工大、東京電力、JNESは共同で、耐震設計・安全評価

の信頼性向上のための研究拠点を新工大に整備する。IAEA等との研究協力や人

材育成プログラムも実施する。

原子力耐震・構造研究拠点/JNES柏崎耐震安全センター

研究拠点の枠組み

JNES柏崎耐震安全センター

(3)

3

原子力耐震・構造研究拠点の設置場所

写真.建設予定地

図.新潟工科大学敷地

建設予定地 N

(4)

4

■国際シンポ/研修

・国際シンポジウム/ワークショップ

・国際研修

■耐震安全研究

A.地震・地震動

B.多目的深部地震動観測

C.建屋床柔性

D.プラント耐震裕度

E.地震情報伝達システム

H25年度

H24年度

H23年度

H22年度

H21年度

JNES

JNES

柏崎耐震安全センター

柏崎耐震安全センター

事業スケジュール

事業スケジュール

H21.12

▼H22.12 拠点建屋完成

地震動観測システム有効性の確

認・改善

試設置

H22.2.14∼26(JNESアジア研修(東京<14∼24>・

柏崎NPP・新潟工大<25∼26>)

伝達システム有効性の確認・改善

H22.中 シンポジウム

(JNES/IAEA:柏崎)

H22.4

ボーリング

H22.3.17∼19 ワークショップ

(IAEA/NISA:柏崎)

(5)

5

アスペリティ1

(破壊開始:0秒)

アスペリティ3

(破壊開始:7.6秒)

★:破壊開始点

敷地

アスペリティ2

(破壊開始:3.0秒)

観測波形

敷地

Vs=3.0km/s Vs=2.4km/s Vs=2.0km/s Vs=1.7km/s Vs=1.68km/s Vs=0.98km/s Vs=0.84km/s 放射特性

P波、Sv波の波動伝播 (2次元差分法解析結果)

3つのパルス波発生の分析結果(1/2)

A.地震・地震動に係わる研究

① 3パルス波の発生・大きさは、3アスペリティとその破壊形式(破壊の開始点・時間や伝播方向)が要因

②アスペリティ

3は、敷地に極近く、強い地震動を敷地方向に放射

③ 震源断層モデルから推定される短周期レベルは、同規模の地震(Mj

6.8)の平均より1.5倍程度高い

① 3パルス波の発生・大きさは、

3アスペリティとその破壊形式

(破壊の開始点・時間や伝播方向)が要因

②アスペリティ

3は、敷地に極近く、強い地震動を

敷地方向に放射

③ 震源断層モデルから推定される短周期レベルは、同規模の地震(Mj

6.8)の

平均より

1.5倍程度高い

ASP1(DIP=30°) NS成分:0.34,EW成分:−0.43 走向:37°,傾斜:40°,すべり角:90° 射出角:123.51°,方位角:184° ASP3(DIP=30°) NS成分:0.48,EW成分:−0.66 走向:37°,傾斜:30°,すべり角:90° 射出角:145.25°,方位角:88° Dip=30° Dip=40° ASP1(DIP=30°) NS成分:0.34,EW成分:−0.43 走向:37°,傾斜:40°,すべり角:90° 射出角:123.51°,方位角:184° ASP3(DIP=30°) NS成分:0.48,EW成分:−0.66 走向:37°,傾斜:30°,すべり角:90° 射出角:145.25°,方位角:88° Dip=30° Dip=40°

平面図

断面図

アスペリティ3

(EW成分)の

放射大

(6)

6

伝播経路特性

PA

PA

(

(

f

f

)

)

サイト増幅特性

G

G

AA

(

( )

(

f

f

f

)

)

評価サイト

F

F

A

A

(

(

f

f

)

)

S

S

A

A

(

(

f

f

)

)

P

P

A

A

(

(

f

f

)

)

G

G

A

A

(

(

f

f

)

)

地震動スペクトル

震源特性

S A

S A

(

(

(

f

f

f

)

)

)

■断層モデルによる時刻歴波形の評価手法

・断層パラメータの設定:

入倉レシピ

等で設定

断層モデルによる時刻歴波形の作成

断層モデルによる時刻歴波形の作成

■断層モデル

・震源特性、伝播特性、サイト増幅特性に係わる

16の断層パラメータ

で構成

○巨視的パラメータ

・地震発生上限深さ

・断層長さ

(連動の考慮)

・傾き・方向

○微視的パラメータ

・アスペリティの

・個数

・破壊開始点

・応力効果量 等

(7)

7

サイト 新潟工科大 柏崎刈羽 原子力発電所 基盤上面が西側に傾斜 ボーリングの地質構成 ∼111m:西山層 ∼309m:椎谷層 ∼832m:上部寺泊層 ∼2403m:下部寺泊層 ∼2806m:七谷層 ∼2873m(孔底):グリーンタフ層 0 2,000 4,000 8,000 0 2,000 4,000 6,000 6,000 8,000 10,000

新潟工大敷地での実施メリット

新潟工大敷地での実施メリット

(1) 深部地盤の大局的構造が発電所サイトに類似

⇒ 柏崎・刈羽発電所サイトと同様の伝播特性の検証が可能

(2) 3,000m程度のボーリングで地震基盤付近に到達する見通し

⇒ 柏崎地域の厚い全堆積層に関する詳細情報が得られる可能性

(3) 世界最深レベルの地震動観測施設の設置

⇒ 世界的に注目を集める可能性

138.4 138.5 138.6 138.7 138.8 138.9 139 139.1 36.9 37 37.1 37.2 37.3 37.4 37.5 37.6 0 50 100 200 300 400 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 8000 基盤上面が 西側に傾斜 新潟工科大学 柏崎・刈羽 原子力発電所 上越地域の地震基盤の深さ

新潟工大

新潟工大

柏崎発電所

柏崎発電所

基盤上面が西側に傾斜

基盤上面が西側に傾斜

地震基盤の深さ

B

B

.

.

深部地盤での地震動観測

深部地盤での地震動観測

研究

研究

(8)

8

地震動伝播 のイメージ 震 源 断 層 上部 地殻 発電所敷地 地震 基盤 解放 基盤 震源特性や地盤増幅特性の影響 による地震動強さ分布のイメージ

地震基盤

地震基盤

軟岩(柏崎)サイト

硬岩サイト

中小地震

中小地震

深部地盤の地震動観測

地震動の

増幅特性

耐震

耐震

安全

安全

性評価の高度化

性評価の高度化

◇軟岩/硬岩立地プラントの

地震動増幅特性の把握

◇深部地盤増幅特性評価手法高度化

◇深度ボーリング調査・地震動

観測システムの技術基準の作成

深部地盤調査の普及促進

深部地盤調査の普及促進

200

200

度対応地震計開発

度対応地震計開発

・多段地震計設置技術開発

・多段地震計設置技術開発

地震動の

増幅特性

P

伝播経路

特性

G

地盤

増幅特性

敷地で発生する地震動

( = S * P * G )

地震動評価の考え方

震源特性 S

敷地周辺の活断層、 海溝型地震等

深部地盤での地震動観測

深部地盤での地震動観測

研究

研究

3

0

0

0

m

(9)

9

●解析応答スペクトルの形状が大きく異なる。

床剛としていたが、実際は柔で、床変形の可能性あり。

●モデル検討の方針

・床の変形を考慮する。

・建屋周り局所地盤の非線形化反映の相互作用を考慮する。

・タービン建屋との相互作用を考慮する。

●解析応答スペクトルの形状が大きく異なる。

床剛としていたが、実際は柔で、床変形の可能性あり。

●モデル検討の方針

床の変形を考慮する

建屋周り局所地盤の非線形化反映の相互作用を考慮する

タービン建屋との相互作用を考慮する

水平

440m

133m

C

C

.建屋床柔性

.建屋床柔性

に係わる研究

に係わる研究

タービン建屋部分

タービン建屋部分

建屋周辺地盤

建屋周辺地盤

建屋−地盤

建屋−地盤

相互作用部分

相互作用部分

コンクリート減衰3%

44

0m

地震計

地震計

2

2

階)

階)

地震計

地震計

(基礎

(基礎

(入力波:基礎版上観測波)

3

3

次元

次元

FEM

FEM

モデルで検討

モデルで検討

観測−地震計

解析−質点モデル

(床剛)

3次元FEMモデル(1号機/4号機原子炉建屋)

水平応答スペクトル挙動の原因究明方針 (1/2)

(10)

10

東京電力資料に一部追加

地震計

外壁

外壁

内壁

内壁

シェル壁

EW方向

NS方向

0 1000 2000 3000 4000 0.01 0.1 1 10 周期 (秒) 加 速 度 応 答 ス ペ ク ト ル ( G al ) 0 1000 2000 3000 4000 0.01 0.1 1 10 周期 (秒) 加 速 度 応 答 ス ペ ク ト ル ( G al )

h=0.05

(G

al

)

(G

al

)

観測−地震計

解析−質点モデル

(床剛)

解析−FEMモデル

(床柔)

NS成分

EW成分

FEMモデル解析結果は、観測記録をよくシミュレートしている。床の柔性の考慮が必須。

周期 (秒)

FEMメッシュ

位置

実機とFEMモデルの平面図

4号機の水平応答スペクトルの分析結果(2/2)

(11)

11

構造物・

機器

レベル

耐震裕度

システム

レベル

耐震裕度

設計地震を超えた地震時

設計地震時

「どのような構造物・機器が踏ん張ったか?」

・絶対評価:機能限界耐力と現実的応答との離隔

・相対評価:現実的応答評価における、地震動策定、

地盤応答、建屋応答、機器応答のうちの

寄与の大きな要因

不確実さ

「どのような安全系システムが踏ん張ったか?」

・絶対評価:性能目標との離隔

・相対評価:性能目標への寄与の大きな事故シーケンス、

安全系システム、構造物・機器

・強震動下での複数機器の同時損傷

■ 安全関連

「システム設計」

・安全系システム:

「多重防護」

・システム内機器:

「冗長性」

■ 耐震関連

「耐震設計」

・耐 力:

「設計許容値」

・地震荷重:

「設計応答」

保守

保守

要因

要因

深層防護の考え

・構造物・機器の機能限界試験

・地震動特性を考慮した機能喪失メカニズム

(地震動特性に模擬と自然の地震動の違いを含む)

・高経年化

/・耐震補強

D.

D.

プラント

プラント

耐震裕度

耐震裕度

研究

研究

経年関連:新潟工大と共同研究

経年関連:新潟工大と共同研究

(12)

12

機能

限界耐力

設計時

現実的応答

応答係数

機能喪失限界評価

現実的応答評価

標準偏差

標準偏差

[機器の機能限界試験]

機器レベルの耐震裕度

設計時耐震裕度

設計時安全率

F4 F3 F2 F1 地表 基盤 地盤 設計応答 の各段階 応答係数 FR=ΣFi 保 守 性 機器 応答 建屋 応答 地盤 応答 地震動 作成

中越沖地震時耐震裕度

(13)

13

■ 総合資源エネルギー調査会 「中越沖地震における原子力施設に関する

自衛消防及び情報連絡・提供に関するWG」報告書における主な提言

・現地を中心とした国の情報連絡・提供体制の強化

・大規模な地震に備えた原子力事業者における情報通信設備や体制の整備

・実践的な訓練・研修等の実施

・地元住民等に対する多様な手段を駆使した迅速な情報提供

・表現方法の工夫等による分かり易い情報提供

■地元住民からのニーズの高かった主な項目

・余震の可能性

・地震の規模

・原子力発電所等についての情報

E. 地震情報伝達システム研究

見える化関連:新潟工大と共同研究

見える化関連:新潟工大と共同研究

プラント情報関連:東京電力と連携

プラント情報関連:東京電力と連携

(14)

14

・総合エネルギー調査会報告書での項目

・地元住民のニーズ

■複数の広範なユーザ(機関から個人まで)

・複数の場所

自律分散、双方向伝達

・情報授受の簡便性 ⇒

フォーマット公開

・廉 価

PC、ソフトウエア無償提供

■大地震動下での緊急時活用への対応

・緊急時で円滑な立ち上げ⇒

平常時での活用

・劣悪な環境通信網

⇒ 可搬型PC

■緊急時に加え、日頃の訓練・研修での活用

・日常活動の重要性の認識 ⇒ 平常時と緊急時の併用

・日常活動で常に新情報へ廉価な形で更新 ⇒ 日常窓口業務との連携 ⇒ データの時間更新

■伝達情報の分かり易さ

・原子力関連情報の分かり易さの再検討 ⇒

地元住民・学生の方々の視点の活用

◆伝達情報に関する

「新潟工大との共同研究」

、及び

「東京電力との連携」

・地震関連情報の分かり易さ・見える化のために、新潟工大と共同で

東京大学 高田毅士教授等の提唱の「技術説明学」を活用した研究を実施

・また、JNES地震情報伝達システムを用いた、上記分かり易さ・見える化情報伝達の

有効性の確認・改善を実施

・プラント内情報の分かり易さのため、東京電力と連携し、

バーチャルリアリティ技術を活用した取り組み

(15)

15

現地 JNES NISA

東京

バックアップサイト

(JNES六ヶ所)

新潟

新潟県

JMA NIED

つくば

刈羽村

柏崎市

東京電力

新潟工大/JNES

観測装置

センター

情報の提供元

情報の提供元

● 東京電力

● 気象庁

● 防災科研

● 大学

情報の提供先

情報の提供先

● 新潟県

● 柏崎市/ 刈羽村

● NISA/JNES本部

●協定締結機関 等

・緊急時/平常時両用で情報時間更新

・フォーマット公開で可搬型

PC

・自律分散で双方向伝達

・ソフトウエア無償提供

・緊急時/平常時両用で情報時間更新

・フォーマット公開で可搬型

PC

・自律分散で双方向伝達

・ソフトウエア無償提供

センター

JNES地震情報伝達システム

バックアップサイト

(JNES福井)

柏崎周辺K-net

(16)

16

余震 地震 発生 平常時 地震時

時間サイクル

( 平常時→地震発生→地震収束→平常時 ) 詳細シミュレーション 地震 発生 本震 送 信 受 信 自治体・関連機関 管 理 センサー群 地震動伝播 シミュレーション 地点A 時間 本震 余震 地点B 時間 到達時間遅れ 気象庁,防災科研の地震情報の時空間管理(案) ● 時間 : 地震観測時刻、時刻歴データ ● 空間 : 観測点座標 地震動伝播分析 管 理 学術・専門機関 学術・専門機関

空間配置

(観測センサー、関係機関)

●刻々と変化する地震情報の即時伝達と時空間管理

(リアルタイム処理)

■地震情報の時空間管理

■原子力発電所情報の時空間管理

系統図:どのような機器か

JNES地震 情報伝達 システム 原子力発電所敷地内で観測された 地震情報の時空間管理 ● 時間 : 地震観測時刻、時刻歴データ ● 空間 : 観測点座標 時間 登録・参照 建屋

●敷 地

時間 敷地 JNES地震 情報伝達 システム 調査情報 の時空間 管理

(17)

17

JNES アジア耐震安全研修

Date

Date

Approx. Two weeks from February 15, 2010

Approx. Two weeks from February 15, 2010

Place

Place

JNES Tokyo Office

Niigata Institute of Technology, Niigata Prefecture

Site/facilities・・・Kashiwazaki Kariwa Nuclear Power Station,

Active faults, Kobe Earthquake-related Facilities, Seismic shaking table

People; about 30 persons of 6 countries

Program Summary;

Program Summary;

1) Classroom Study----around one week Neodani Fault

- Basis for seismic design of base mat, building and equipment - Basis for tsunami analysis

2) Hands-on Training

- Analysis on the seismic behavior using JNES developed analytical code and representative earthquake data

- Analysis on Tsumami 3) Site/facility visit

- Neodani Fault, Gifu Prefecture - Kashiwazaki-Kariwa NPP

- Niigata Institute of Technology

- Nojima Fault and Kobe Earthquake-related Facilities

(18)

18

■耐震安全研究

●PJ-B(多目的深部地震動観測システム)

・B1-3000m深部ボーリング:ボーリング仕様及び地震計仕様の検討、騒音調査

・B2-スクラム制御アニメーション

●PJ-D(:プラント耐震裕度評価)

・D1-耐震裕度評価コードSANMARGによる評価結果アニメーション

・D2-耐震裕度向上策の床免震挙動のデモンストレーション:床免震装置仕様の検討

●PJ-E(震情報伝達システム)

・E -地震情報伝達システムによる情報伝達デモンストレーション:システム原型版の整備

■国際シンポ/国際研修

・IE1-アジア耐震研修用テキスト(中越沖地震原因究明関連)

・IE2- 同上 (振動台試験ビデオ、海底探査、北上地震動観測等)

・IE3- 同上 (津波シミュレーション動画)

■多目的ホール関連項目

・MH1-中越沖地震におけるプラント挙動等に関する

3次元バーチャルリアリティ(VR):VRの仕様の検討

・MH2-常設解説用パネル検討(暫定:理事室に展示)

事務室

事務室

B2

柏崎耐震安全センター関連の実施計画

柏崎耐震安全センター関連の実施計画

会議室

事務室

WC

給湯室

研究室

床免震

会議室

/研究室

(多目的ホール)

B1 D1 E D2 MH1 MH2 IE1 IE2

1F:新潟工大

2F:JNES

3F:東電

EV

ホール 倉庫

X-X’断面

X-X’断面

Y-Y’断面

Y-Y’

IE3

:H21から着手

参照

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